一種融合深度相機與激光雷達的室內移動機器人建圖與導航方法

陳文佑，章 偉，胡 陟，史曉帆

（上海工程技術大學 機械與汽車工程學院，上海201620）

0 引 言

隨著人們對機器人的需求日益增大，室內移動機器人技術逐漸成為研究的熱點。工業機器人、服務機器人、特種作業機器人等各種用于不同環境中的室內移動機器人都需要一種關鍵的技術，即同時定位與建圖SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）［1］。根據當前機器人研究領域的共識，實現室內移動機器人智能導航與避障，必須在無GPS信號的情況下，確定機器人的位置并且建立起機器人運動環境的完整地圖。從20世紀80年代起，SLAM技術一直是移動機器人研究的重點和難點，研究者們一直在探索使用更加精確的傳感器，更加完善的算法，來精準定位機器人的位置，建立豐富完整的環境地圖，從而使機器人能夠在地圖中智能導航。

目前SLAM方案大致分為使用激光雷達傳感器的激光SLAM和使用視覺傳感器的視覺SLAM，激光SLAM發展較為成熟，常用的算法有基于粒子濾波框架的Gmapping算法，基于圖優化框架的karto算法和cartographer算法等等。視覺SLAM方面，有基于直接法的大范圍單目定位與制圖（Large-Scale Direct Monocular SLAM，LSD-SLAM）方法、使用RGB-D攝像頭的RGBD-SLAM方法、基于點線特征的VSLAM算法PL-SLAM（Points and Line Segments SLAM），以及基于特征點的ORB-SLAM（Oriented FAST and Rotated BRIEF-SLAM）方法等。激光SLAM具有成本高、精度高、技術門檻低、獲取的信息較少等特點，視覺SLAM具有成本低、精度相對低、技術門檻高、獲取的信息豐富、應用前景廣闊等特點。未來SLAM技術發展的一個方向是結合激光雷達與相機等傳感器的多傳感器信息融合SLAM方案，因此本文提出一種融合單線激光雷達與RGB-D相機的室內移動機器人SLAM方案。……